下沉式钻台机械手研制与应用

随着钻机自动化水平的不断提高,当前钻井过程中钻台面管柱的处理方式和设备已经不能满足钻井作业自动化需求。研制了一种新型下沉式钻台机械手。对钻台机械手的结构、原理、技术特点、技术参数等进行了阐述,并对钻台机械手的伸缩、回转、升降等动作进行了动态特性研究,为执行机构的选型计算提供依据。经油田批量化使用,验证了该设备的功能,使用效果良好。     

推扶式管柱自动化处理系统研究及发展建议

介绍了推扶式管柱自动化处理系统的主要特点、主要技术参数以及主要设备的油田现场应用情况。根据铁钻工、二层台机械手、动力猫道、司钻集成控制系统和钻台机械手等的现场应用情况,阐述了推扶式管柱自动化处理系统的优化情况,并给出了优化后的应用效果。归纳了推扶式管柱自动化处理系统的主要技术创新点,对当前国内钻机的管柱自动化处理系统设备应用提出了4点发展建议。     

在役钻机管柱自动化排放装置配套技术研究与应用

在石油钻井作业过程中,起下钻和单根钻进扶管等工作需要井架工在二层台高空作业,内外钳工在钻台面配合作业,实现立根在井口与二层台及立根盒之间移动、排放。为提升钻井效率,降低钻井工人的劳动强度,研究了一种适用于在役钻机的管柱自动化排放装置。该装置利用电动二层台扶管机械手、液压吊卡和钻台面机械手配合作业,可实现立根的自动移送、排放,取得了良好的应用效果。     

钻台机械手的研制及应用

随着钻采装备的不断发展,超深井钻机的数量越来越多,在钻井过程中钻台面排放钻具是一项任务繁重的工作,传统依靠人力排放钻具的作业方式已经不能很好地满足油田需求。鉴于此,研制了一种新型钻具排放工具——钻台机械手。钻台机械手采用程序控制和液压驱动的形式实现钻具规定动作的排放。其起升装置采用伸缩式结构,不工作时缩回至钻台面以下,不占用钻台面空间。对其液压调平机构进行了深入研究,得到该机构相关设计参数的最优解以达到调平误差最小的目标,经过动力学仿真软件ADAMS分析验证了其正确性。现场应用中,采用钻台机械手排放立根相比传统人工在钻台面排放立根效率提高了约25%。该钻台机械手对于提高作业效率、降低人工成本、减轻作业强度以及实现大直径钻具机械化排放有重要意义。     

钻台自动化机械手装置的研制

为了减轻钻井工人的劳动强度,提高起下钻的作业效率和安全性,研制了钻台自动化机械手装置。该装置主要由底座、伸缩臂、液压油缸、固定支腿及控制阀组等组成,它通过旋转、伸缩和夹持机构及相应的控制系统,可由1名钻工操作实现起下钻作业时立根的自动排放。现场试验表明,该装置大大减轻了钻井工人的劳动强度,增强了钻井作业的安全性。     

油田修井作业自动化装备研制

针对油田修井作业过程中劳动强度大、工作环境差、工作风险大等现状,研制了油田修井作业自动化装备。该装备由管杆输送装置、自动吊卡装置、井口多功能卡座装置、大钩导向装置、液压及自动化控制系统组成,解决了修井作业中管柱的自动抓取与排放、自动定位与对中、自动上卸扣以及废液防喷溅与回收等技术难题。在胜利油田4口井的试验结果表明,该装备完全实现了井口作业的无人化操作,降低了工人的劳动强度及人身伤害风险,减少井口周边环境污染。     

液压自动排管架研制与应用

为满足石油自动化钻机发展及其升级换代需求,研制了一种液压自动排管架。从结构形式、工作原理、主要技术参数、关键技术等方面进行了该产品的技术分析。现场应用表明,液压自动排管架结构安全可靠,管柱滚动平稳有序,管柱输送过程自动化程度高,能够有效降低劳动强度,提高作业安全性。     

新型修井作业机械化系统设计方案研究

修井作业中,起下油管、上卸扣采用传统作业方式过程复杂,劳动强度高,作业环境恶劣,针对这种情况,提出了一种新的修井作业井口机械化系统设计方案。系统仍利用现有的通井机,用一个自动吊卡和一个动力卡瓦代替原来的2组吊卡,井架上安装自动吊卡运行导轨,用坐式自动化闭口液压动力大钳代替原悬吊式开口液压钳,并配备管柱自动拉排滑车机构拉送排放油管。该方案可实现井口无人化操作,通过控制台操作设备运行,改善了修井作业环境,安全环保,为修井作业自动化做出了初步探索。     

SPR-6钻柱自动排放装置的研制

传统石油钻机在排放和输送钻柱作业过程中需要井架工在二层台从事高空作业,危险系数高,劳动强度大,作业效率低。鉴于此,研制了SPR-6钻柱自动排放装置。该装置主要由上部机械手、下部机械手和电液控制系统等部分组成,通过集中控制,实现上部机械手和下部机械手的同步联动,达到抓取、移动和排放钻柱的目的。试验结果表明,SPR-6钻柱自动排放装置结构设计合理,定位精度高,操作灵活,运行平稳可靠,减轻了工人的劳动强度,提高了钻井作业安全性。该装置实现了钻柱排放作业自动化和无人化操作。     

油田修井作业自动化装置设计与仿真

随着油田开发进入中后期,修井作业任务日益繁重。传统作业方式下工人劳动强度大、作业环境恶劣、井口操作安全隐患多。文章在充分现场调研、技术分析、优化修井作业工艺的基础上,同时汲取了国内外各种自动化修井技术经验,设计出了一套全部的修井作业自动化装置。通过远程控制系统,实现管柱自动拉送排放及单根抓取、管柱扶正对中、上卸扣及吊卡自动倒换的自动化修井装置,同时实现了井口无人操作,避免了安全事故的发生。该装置设计利用UG三维软件创建出整套系统的三维实体模型。在理论分析的基础上,利用UG中的NX Nastran模块和Motion模块对其进行有限元受力与运动仿真分析,仿真试验结果为设计改进和装备制造提供了依据。该自动化装置采用液压控制,结构简单,安全可靠,拆装方便,易操作,应用前景广阔。     

LG90/50Q型轨道式一体化连续管作业机研制

目前,国内外丛式平台井、大斜度长水平井数占比逐步攀升,大部分油气田已步入生产开发中后期,采油、修井作业任务频繁,对现场作业设备的自动化、智能化程度提出了更高要求。针对现有采油、修井机以及连续管作业设备进行平台井采油、修井作业时存在频繁运移、拆装调整井口设备、作业劳动强度大等问题,研制了一种可适应采油、修井及其它常规作业工艺的轨道式一体化连续管作业机。该作业机采用双轨道撬装形式,可实现井口设备快速运移、拆装及高度和水平方位调整,连续管装备与井口支架可同时实现修井及采油作业配套设备快速转换等。应用结果表明：轨道式一体化连续管作业机整体操控运行灵敏且满足作业要求,配套设备拆装自动化程度高,修井采油作业工艺设备实现快速转换,减轻了现场人员劳动强度。     

钻柱自动化排放技术发展现状

钻井作业过程中需要对钻柱进行大量的排放作业,包括钻柱在井场上的排放和在钻台上的排放。特别是在起下钻过程中,需要多次重复进行钻柱排放作业。钻柱排放作业不仅花费大量的时间,而且劳动强度大,安全风险高。钻柱自动化排放技术采用机械、液压、控制等技术,用机械装备代替人工操作,是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。介绍了国内外钻柱自动化排放技术及装备的发展历程、技术现状、产品类型及其用途,并对我国发展钻柱自动化排放技术提出了建议。     

多适用性管柱自动化上下钻台装置设计研究

常规的动力猫道仅针对一种特定高度钻台,无法满足多种不同类型钻台的需求,而且自动化程度较低。设计了一种新型管柱自动化上下钻台装置,可适用于多种不同高度和类型的钻台,其自身和移运管柱的重力施加在其底座上而非钻台面上,实现了管柱上下钻台作业的全自动化。该装置主要包括可伸缩底座、第一输送单元、第二输送单元、支架总成等部件,无需与钻机底座连接,可自动调节管柱进入钻台面的角度,保护管柱接头。另外,还集成了提升大钩,可在地面和钻台之间搬运套管钳、稳定器、接头等工具。该装置的应用将会降低工人劳动强度,提高管柱上下钻台的效率和安全性。     

自动管具举升系统的研制及应用

为有效解决钻井现场管具上钻台和甩钻作业中存在的工人劳动强度大、危险系数高以及作业效率低等问题,研发了自动管具举升系统。该系统通过采用调节式钻井管具排放架、倾斜机构、管具推出机构、四连杆滑块机构和推送小车等,实现了钻井管具在地面与钻台面之间的自动、安全、高效举升与甩钻自动化智能操作。采用遥控技术及PLC逻辑控制技术,以PLC为核心,主控制器辅以软件程序的数字控制系统,操作模式分为无线遥控和有线控制2种,作业时,操作人员在离猫道有一定安全距离的地方操控整个系统,避免了管具举升过程中由于管具意外滑落伤人事故的发生,满足钻井设备HSE的要求。现场应用结果表明,该系统技术先进、结构合理、自动化程度及工作效率高;可显著减轻现场工人的劳动强度,实现管具处理的无人化作业,安全性好。该系统的研制为钻井现场提供了一种自动化程度高且安全高效的作业设备。     

GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统研制

为提高钻井作业效率、降低操作人员劳动强度,提高操作安全性,同时为了提高钻机的自动化、智能化水平。研制了GC 2L4型钻井管柱自动化处理系统,通过配置举升式动力猫道、自动井架工、液压吊卡、铁钻工等机械化设备,与顶驱装置配合实现钻杆、钻铤、套管等钻井管柱的机械化输送、机械化建立根、立根自动化排放等作业,实现高效、安全、低作业强度的管柱自动化处理作业模式。通过钻机集成双司钻智能控制平台,实现管柱处理系统的自动化远程集中控制。     

自动化智能液压修井机结构设计

针对目前传统修井机小修作业存在的作业周期长、作业自动化程度低、人工劳动强度大、作业安全性差等问题,设计了一款新型自动化智能液压修井机,通过“‘PLC 程控/ 人控’多单元协调自动耦合控制+ 人机离线操控 ”的控制方式使修井机的各个关键系统相互协同作业,实现油田小型修井作业过程的自动化、无人化操作。该修井机改变了传统修井作业过程中管柱地面卧排的放置方式,采用管柱井口立放、双立根同时起下的工作模式,同时可以兼容单根起下、地面卧排的传统作业工艺, 与传统作业相比缩短了近20%~30% 的修井周期;采用全液压驱动方式,增加液压蓄能系统,通过变载荷变驱动方式的配置达到节能的目的,方便远程控制,同时提高了修井作业的安全性。     

ZJ30/1800DB自动化钻机的研制

为了提高钻机自动化、智能化操作水平,提高操作安全性,改善作业环境,研制了ZJ30/1800DB自动化钻机。该钻机通过配置动力猫道、轨道式铁钻工、二层台自动井架工和液压吊卡等管柱自动化处理设备,并采用钻机集成控制系统和双司钻智能控制平台,实现钻杆、钻铤和套管等钻井管柱的输送、建立根以及管柱排放的自动化作业,形成了自动化、安全、低作业强度的钻具处理模式。试验结果表明:该钻机输送系统和建立根系统可完成最大φ340 mm的管柱处理要求,立根排放系统可完成最大φ203 mm钻铤及钻杆的排放要求。该钻机的研制成功可为国内自动化钻机的设计研发和现用钻机的自动化改造提供思路。     

修井井口机械化自动化装置的研究进展

对近20年来国内外修井井口作业设备的机械化、自动化水平进行了分析,介绍了应用现状及局限性.根据修井井口作业工序和现场实际情况,总结出实现井口操作机械化的关键技术.结合我国修井作业的现状认为,应充分利用现有修井设备,借鉴并引用钻井井口作业装置的机械化技术,设计制造出能与不压井作业装置配套使用、方便快捷地拆装和移运及易于操作控制的修井井口作业机械化、自动化装置,以提高作业效率和安全性,减轻劳动强度,达到环保要求.     

小修作业起下油管多功能机械手研制

在油田小修作业中,70%以上的时间用于起下油管。为了降低修井作业工人的劳动强度,减少人工操作安全风险,根据我国油田修井机小修作业起下油管运动轨迹特点,研制了一种液动多功能机械手。该机械手主要由四爪机械手、自动定位机械臂和三维位移调节支座等组成,安装在修井机尾部的井架下面,可远程控制完成对油管的抓放、扶正、推送、对中以及推拉吊环转运吊卡等功能,实现了井口无人起下油管作业。现场应用表明,该机械手结构新颖,安装维护简单,使用性能可靠,工作效率较高,满足现场修井作业要求。     

中石化胜利石油工程公司研制成功钻井管柱自动化处理系统

正为提高钻井设备的自动化水平,降低劳动强度和钻井作业安全风险,胜利石油工程公司研制了DREAM50钻井管柱自动化处理系统。该系统可实现钻修井过程中管柱输送与运移、钻进作业与起下钻自动化,最大限度地避免人与管柱的直接接触,降低操作安全风险。采用钻井管柱自动化处理系统不会改变现有钻井工艺流程,若出现无法快速排除的故障,可转换成人工钻井作业。该系统不但适用于在役钻机自动化